秘籍!嵌入式系統(tǒng)電源設(shè)計(jì)決巧，搞定電壓轉(zhuǎn)換!

　　如圖4所示，降壓開關(guān)穩(wěn)壓器是一種基于電感的轉(zhuǎn)換器，用來把輸入電壓源降低至幅值較低的輸出電壓。輸出穩(wěn)壓是通過控制 MOSFET Q1 的導(dǎo)通(ON)時(shí)間來實(shí)現(xiàn)的。由于 MOSFET 要么處于低阻狀態(tài)，要么處于高阻狀態(tài) (分別為 ON 和OFF)，因此高輸入源電壓能夠高效率地轉(zhuǎn)換成較低的輸出電壓。

　　圖4：開關(guān)穩(wěn)壓器件在降壓電路的使用

　　訣竅：在選擇開關(guān)穩(wěn)壓器時(shí)，在使用開關(guān)穩(wěn)壓芯片時(shí)，對(duì)于連接兩個(gè)工作電壓不同的器件時(shí)，必須要知道其各自的輸出、輸入閾值。知道閾值之后，可根據(jù)應(yīng)用的其他需求選擇器件的連接方法。圖5 是大俠們所使用的輸出、輸入閾值一個(gè)列表。在設(shè)計(jì)連接時(shí)，請(qǐng)務(wù)必參考制造商的數(shù)據(jù)手冊(cè)以獲得實(shí)際的閾值電平。

　　圖5：典型輸出、輸入閾值列表

　　③3V到5V使用MOS管轉(zhuǎn)換方案

　　如果 5V 輸入的 VIH 比 3.3V CMOS 器件的 VOH 要高，則驅(qū)動(dòng)任何這樣的 5V 輸入就需要額外的電路。

　　圖6：所示為低成本的雙元件解決方案

　　訣竅：在選擇 R1 的阻值時(shí)，需要考慮兩個(gè)參數(shù)，即：輸入的開關(guān)速度和 R1 上的電流消耗。當(dāng)把輸入從 0切換到 1 時(shí)，需要計(jì)入因 R1 形成的 RC 時(shí)間常數(shù)而導(dǎo)致的輸入上升時(shí)間、 5V 輸入的輸入容抗以及電路板上任何的雜散電容。輸入開關(guān)速度可通過下

　　式計(jì)算：TSW = 3 x R1 x (CIN + CS)。

　　④3V到5V可以嘗試用電壓比較器。如圖7：

　　圖7：3V到5V使用電壓比較器

　　比較器的基本工作如下：

　　• 反相 (-)輸入電壓大于同相 (+)輸入電壓時(shí)，比較器輸出切換到 Vss。

　　• 同相 (+)輸入端電壓大于反相 (-)輸入電壓時(shí)，比較器輸出為高電平。

　　訣竅：為了保持 3.3V 輸出的極性， 3.3V 輸出必須連接到比較器的同相輸入端。比較器的反相輸入連接到由 R1 和 R2 確定的參考電壓處。

　　如何計(jì)算 R1 和 R2?R1 和 R2 之比取決于輸入信號(hào)的邏輯電平。對(duì)于 3.3V 輸出，反相電壓應(yīng)該置于VOL 與VOH之間的中 點(diǎn)電壓。對(duì)于 LVCMOS 輸出，中點(diǎn)電壓為：

　　如果R1和R2的邏輯電平關(guān)系如下，

　　若 R2 取值為 1K，則 R1 為 1.8K。經(jīng)過適當(dāng)連接后的運(yùn)算放大器可以用作比較器，以

　　將 3.3V 輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換為 5V 輸出信號(hào)。

　　特別注意： 要使運(yùn)算放大器在 5V 供電下正常工作，輸出必須具有軌到軌驅(qū)動(dòng)能力。

　?、?.3V到 5V轉(zhuǎn)換大膽使用模擬增益模塊

　　低電平信號(hào)可能不需要外部電路，但在 3.3V 與 5V 之間傳送信號(hào)的系統(tǒng)則會(huì)受到電源變化的影響，可以大膽使用模擬增益模塊，這種看似難懂的模塊用于補(bǔ)償 3.3V 轉(zhuǎn)換到 5V 的模擬電壓。例如，在 3.3V 系統(tǒng)中，ADC轉(zhuǎn)換1V峰值的模擬信號(hào)，其分辨率要比5V系統(tǒng)中 ADC 轉(zhuǎn)換的高，這是因?yàn)樵?nbsp;3.3V ADC 中，ADC 量程中更多的部分用于轉(zhuǎn)換。但另一方面，3.3V 系統(tǒng)中相對(duì)較高的信號(hào)幅值，與系統(tǒng)較低的共模電壓限制可能會(huì)發(fā)生沖突。

　　圖8：3.3V到 5V模擬增益模塊的使用

　　訣竅：這種方法要將 5V 模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為 3.3V 模擬信號(hào)，最簡單的方法是計(jì)算好 R1:R2 比值為 1.7:3.3 的電阻分壓器?！?/p>